[发明专利]海绵铁填料强化厌氧氨氧化反应器脱氮效能的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污废水处理技术领域，是一种海绵铁填料强化厌氧氨氧化反应器脱氮效能的工艺。

背景技术

氮是一种重要的营养元素，是生命主要的构成物质之一。氮素在自然界中的价态主要有NH₃（-Ⅲ）、N₂（0）、NO₃^-（+Ⅴ）、NO₂^-（+Ⅲ）、NO（+Ⅱ）、N₂O（+Ⅰ）等。在物理、化学及生物的作用下，自然存在的氮素在这几种形态间相互转化，形成一个闭路循环，称为氮循环。但是，随着人类工业革命的开始，这种平衡逐渐被打破，造成了严重的氮污染。氨氮、亚硝态氮和硝态氮是水体中氮的主要存在形式。各种形式的含氮化合物排入水体后都会引起严重的氮素污染，主要表现为：①造成水体富营养化，刺激水体中藻类的过度繁殖，从而导致水体中溶解氧（DO）降低、鱼类大量死亡、水质发黑变臭；②与氯气作用生成氯胺，影响氯化消毒处理效果；③氨作为毒物，会影响血液与氧的结合，对鱼类和水生生物的生存造成威胁；④硝酸盐可以进一步转化为亚硝胺，其具有“三致”作用，直接威胁人类健康。因此，氮素的排放标准越来越严格，废水脱氮处理成为污水处理领域的热点。目前国家对总氮和氨氮的一级A标准分别为15mg/L和5（8）mg/L，一级B标准分别为20mg/L和5（8）mg/L。虽然生活污水的排放可以达到国家标准，但是对于许多工业废水来说，高氨氮废水的排放仍达不到国家标准。

厌氧氨氧化是指微生物直接以NO₂^--N电子受体，以NH₄⁺-N为电子供体，将两种氮同时转化为N₂的生物反应过程。由于不需要氧化亚硝酸盐到硝酸盐，而且是在厌氧条件下进行，所以较正常硝化反硝化过程可以节省60%的溶解氧。厌氧氨氧化菌是自养菌，代谢过程只需要以无机碳作为碳源。在高碳氮比的水中则会由于有机物的抑制或者异养菌的竞争作用而降低活性与氨氧化效率。厌氧氨氧化与传统硝化反硝化过程的另一区别是不释放N₂O，这对于减少温室气体排放具有重要的意义。由于生长比较缓慢，产生污泥很少。不过由此带来的局限性是工艺启动比较缓慢。氨氧化菌的活性会受到操作条件的影响以及环境和特定物质的抑制，如溶解氧、pH值、温度、有机物、无机物等。作为厌氧过程，非常低浓度的DO就会导致其活性不可逆转的抑制。

海绵铁，又称直接还原铁，其内部结构疏松多孔，提供的比表面积是普通铁屑的5~10万倍，可使水中的氧与铁发生迅速彻底的氧化反应，处理后水DO含量可达到0.05mg/L以下。以海绵铁作为厌氧氨氧化与反硝化的的填料，不仅可以为微生物提供生长载体，还可以去除水中DO，提供厌氧环境，并且海绵铁发生氧化还原反应生成氢氧化铁絮体，促进颗粒污泥的形成，产生的少量二价铁和三价离子还可以为厌氧氨氧化菌的生长提供所必须的生长元素。海绵铁还可以对氨氮、硝态氮及亚硝态氮之间的转化与去除产生一定作用，降低出水总氮。

发明内容

本发明的目的是，提供一种科学合理，方便实用，脱氮效果好的一种海绵铁填料强化厌氧氨氧化反应器脱氮效能的工艺。

实现本发明所采用的技术方案是：一种海绵铁填料强化厌氧氨氧化反应器脱氮效能的工艺，其特征是，它包括的内容有：向厌氧氨氧化反应器中加入的填料为粒径0.1-8mm，30g-100g/L的海绵铁，提高厌氧氨氧化脱氮效率；海绵铁通过还原作用去除原水中带来的溶解氧或/和氧化性物质，并且利于氨氮、亚硝态氮和硝态氮之间的转化及去除，消除溶解氧和氧化性物质对厌氧氨氧化菌的抑制作用；从海绵铁上经反应溶出的二价亚铁离子和三价铁离子可以作为微量元素供给微生物促进微生物的生理生化反应，为厌氧氨氧化菌的生长提供必要条件，同时生成的氢氧化铁絮状沉淀可以作为絮凝剂促进厌氧颗粒污泥的形成，从而强化氨氧化反应，增加对总氮的去除；其工艺参数为：氮的污泥负荷L_s=0.01-0.50kg N/kgMLSS•d，污泥浓度0.5-50g/L，污泥龄5-30d，水力停留时间24-96h。

填充在反应器中的填料为海绵铁与弹性固体填料的组合，或者为滤床。